CN108183749A - 一种dvi视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置 - Google Patents

一种dvi视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光纤信号传输，公开了一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置，包括光纤发送模块和光纤接收模块。其中光纤发送模块与实际产品的信号输出端相连接，其主要功能是将DVI视频信号和通讯信号进行统一编码和串行化处理，并进行电‑光转换后通过光纤信号发送；光纤接收模块与实际产品的显示终端相连接，其主要功能是接收光纤发送模块传来的光信号,经过光‑电转换后进行信号解码和解串处理，最后送终端显示。实施本发明的一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置，能够满足工业显示类产品多种信号混合传输的需求，能够解决不同格式分辨率的兼容性问题，此外还能提高信号传输的实时性。

Description

一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置
技术领域
本发明涉及光纤信号传输，具体涉及一种可实现光纤混合传输DVI视频和通讯信号的光纤通信装置。
背景技术
随着人们对高清画面显示的需求不断增强以及当前数字视频显示技术的不断进步，数字视频的显示分辨率越来越高，因此对于视频传输带宽的要求也相应不断提高。目前多数情况下，在工业领域有较多的显示类产品采用DVI格式传输高清数字视频，其传输介质为传统的线缆，对于高清DVI线缆采用外加屏蔽层的方式加强抗干扰能力。该中传输方式存在以下几个问题：(1)DVI信号需要的传输线缆数量较多(每路至少需要8根线缆)，在目前越发紧张的线缆管脚数量中占比较大，影响扩展使用；(2)传统线缆的抗干扰能力较差，即使外加专用的屏蔽层，最远也只能传输不超过30米；(3)目前的视频显示类产品，传输的数据往往不仅包含高清视频信号，还有一些通讯控制信号，而视频信号采用了标准接口后，通讯信号只能另外单独传输，占用了额外的线缆资源。
光纤通信是利用半导体激光器或半导体光发二极管作为光源器件，把电信号转换成光信号并将其耦合进光纤中进行传输，在接收端使用检波器将光信号再还原为电信号的一种通信方式。光纤传输技术从20世纪70年代初兴起到现在取得了快速的发展，其主要有点有：传输容量大、损耗低、抗干扰能力强，因此特别适合于大数据量、长距离以及恶劣电磁环境下的信号传输应用。
将高清视频通过光纤进行传输，能够解决高清视频传输占用线缆过多以及长距离传输的问题，采用光纤进行视频传输最远可达10Km以上。目前市面上较多采用的光纤视频传输装置，其主要应用于广播电视或家庭影音娱乐场合，较多采用的方案是将输入的SDI接口的高清数字视频转为光纤进行传输。由于SDI接口仅支持SMPTE协议相关的视频格式，和VESA协议的DVI视频格式并不能完全兼容，且该类光纤视频传输装置仅用来传输视频，未考虑通讯信号的传输，此外该类装置由于应用场合的原因，对实时性往往没有进行严格控制，其视频传输延时一般在十几到几十ms。综上所述，现有的光纤视频传输装置难以满足工业领域的视频传输通用性、传输信号多样性以及实时性的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置，以解决现有的光纤传输装置在应用于工业显示类产品时存在的视频传输通用性、传输信号多样性以及实时性不足的问题。
本发明的技术方案为：
所述一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置，其特征在于：包括光纤发送模块和光纤接收模块；
所述光纤发送模块包括发送端接口转换单元、发送端FPGA和电光转换单元；发送端接口转换单元接收实际工业显示类产品的信号发送端发送的DVI视频信号和通讯控制信号，将DVI视频的TMDS信号解码为LCD接口的信号，将通讯控制信号转换为单端UART信号，并将LCD接口信号和UART信号送入发送端FPGA进行处理；在发送端FPGA中，将LCD接口信号和UART信号进行统一编码后再经过串行化处理，送入电光转换单元，转换为光信号后通过光纤送出；
所述光纤接收模块包括光电转换单元、接收端FPGA以及接收端接口转换单元；光电转换单元将光纤送入的光信号转换为电信号送入接收端FPGA；接收端FPGA对电信号进行解串恢复以及解码处理，得到LCD接口信号和UART信号，之后送入接收端接口转换单元；接收端接口转换单元将LCD接口信号编码为DVI信号，将单端UART信号转换为通讯控制信号，最终送入实际工业显示类产品的显示终端进行相应的显示和控制操作。
进一步的优选方案，所述一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置，其特征在于：发送端FPGA中集成了高速串行接口单元GTP，GTP单元中留出了32bit的接口位宽，其中27bit用作LCD接口信号，2bit用作UART的TXD信号，剩余的3bit位宽作为扩展预留；该32bit信号在FPGA中经过时钟域同步后，按照像素时钟速率进行处理，在每个行同步脉冲信号中插入COMMA标志码；之后32bit的并行信号在GTP模块中进行8B/10B编码为40bit信号，后经过GTP的高速串行化处理，转换为1路差分信号送给电光转换单元。
进一步的优选方案，所述一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置，其特征在于：接收端FPGA中也集成了高速串行接口单元GTP，GTP单元根据数据流中的COMMA标志码找到数据流的起点，按照该起点进行解串，恢复为并行的LCD接口数据和UART数据。
有益效果
本发明提出的一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置，由于采用了FPGA作为信号编解码以及串行化、解串的主要平台，通过FPGA对视频和通讯信号的统一编解码，满足了多类信号混合传输的需求；利用FPGA可通过不同代码灵活配置的特点，可对不同分辨率的DVI视频进行处理，满足了各种视频格式的通用性需求；在编解码和串行化、解串处理过程中，不对视频进行缓存操作，直接进行信号处理，增强了传输的实时性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的系统应用示意图；
图2为本发明的光纤发送模块组成图；
图3为本发明的光纤接收模块组成图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本实施例的一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置的系统应用示意图如图1所示，其主要包括光纤发送模块和光纤接收模块。光纤发送模块与工业显示类产品的信号输出端相连接，工业显示类产品需要给显示终端发送的DVI视频显示信号和2路RS422通讯控制信号在光纤发送模块中被编码和串行化处理，之后转换为光信号通过光纤送给光纤接收模块；光纤接收模块将光信号转为电信号后，结果解串、解码等处理后重新恢复为DVI视频显示信号和2路RS422通讯控制信号提供给显示终端使用。
本发明的一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置的光纤发送模块组成图如图2所示，其中发送端接口转换单元主要包括DVI解码器和RS722接口协议芯片，DVI视频信号和2路RS422信号经过发送端接口转换单元转为LCD接口信号和UART信号后，在FPGA中进行处理。FPGA中集成了高速串行接口单元(GTP)，GTP单元中，为前级处理逻辑留出了最多32bit的接口位宽，其中27bit用作LCD接口信号(包括数据信号24bit，行同步、场同步以及像素有效信号3bit)，2bit用作UART的TXD信号，剩余的3bit位宽作为扩展预留，该32bit信号在FPGA中经过时钟域同步后，按照像素时钟速率进行处理(本发明中显示分辨率为1400*1050@60Hz，按照VESA标准此时像素时钟为121.75MHz)，在每个行同步脉冲信号中插入COMMA标志码(K28.7)，以方便在信号接收端根据该标志码定位数据流的起点。进行完上述操作后，32bit的并行信号在GTP模块中进行8B/10B编码为40bit信号，后经过GTP的高速串行化处理，转换为1路差分信号送给电光转换单元，此时该路信号速率为121.75MHz×40bit＝4.87Gbps，该高速串行信号在电光转换单元中被转换为光信号通过光纤送出。
本发明的一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置的光纤接收模块组成图如图3所示，其接收光纤发送来的光信号，将其转换为高速串行的电信号送FPGA中GTP单元进行处理，GTP单元根据数据流中的COMMA标志码找到数据流的起点，按照该起点进行解串，恢复为LCD接口数据和UART数据等并行数据，该处处理和光纤发送模块中的FPGA处理互为逆过程，不再详述。最后，FPGA将LCD接口数据和UART数据通过接口转换单元重新转为DVI数据和RS422数据送入显示终端使用。由于整个处理过程中未对数据进行缓存操作，所有处理直接针对信号进行，经过实测，该光纤传输系统的传输延时约为350ns，具有较好的实时性。
上述所描述的实施方式，例如视频分辨率和控制信号的类型等，均可根据实际产品的情况进行更改，上述描述仅依次举例。以上实施的例子不是对本发明的具体限定，所有与本发明类似的技术方案，都应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置，其特征在于：包括光纤发送模块和光纤接收模块；
所述光纤发送模块包括发送端接口转换单元、发送端FPGA和电光转换单元；发送端接口转换单元接收实际工业显示类产品的信号发送端发送的DVI视频信号和通讯控制信号，将DVI视频的TMDS信号解码为LCD接口的信号，将通讯控制信号转换为单端UART信号，并将LCD接口信号和UART信号送入发送端FPGA进行处理；在发送端FPGA中，将LCD接口信号和UART信号进行统一编码后再经过串行化处理，送入电光转换单元，转换为光信号后通过光纤送出；
所述光纤接收模块包括光电转换单元、接收端FPGA以及接收端接口转换单元；光电转换单元将光纤送入的光信号转换为电信号送入接收端FPGA；接收端FPGA对电信号进行解串恢复以及解码处理，得到LCD接口信号和UART信号，之后送入接收端接口转换单元；接收端接口转换单元将LCD接口信号编码为DVI信号，将单端UART信号转换为通讯控制信号，最终送入实际工业显示类产品的显示终端进行相应的显示和控制操作。
2.根据权利要求1所述一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置，其特征在于：发送端FPGA中集成了高速串行接口单元GTP，GTP单元中留出了32bit的接口位宽，其中27bit用作LCD接口信号，2bit用作UART的TXD信号，剩余的3bit位宽作为扩展预留；该32bit信号在FPGA中经过时钟域同步后，按照像素时钟速率进行处理，在每个行同步脉冲信号中插入COMMA标志码；之后32bit的并行信号在GTP模块中进行8B/10B编码为40bit信号，后经过GTP的高速串行化处理，转换为1路差分信号送给电光转换单元。
3.根据权利要求2所述一种DVI视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置，其特征在于：接收端FPGA中也集成了高速串行接口单元GTP，GTP单元根据数据流中的COMMA标志码找到数据流的起点，按照该起点进行解串，恢复为并行的LCD接口数据和UART数据。
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